Vesoljska znanost: Zakaj so miši, pivo in Spermatozoa poslani na orbito
12. april 1961 Jurij Gagarin Postal je prva oseba v zgodovini, ki je letela v vesolje. Nekaj desetletij kasneje je neverjetno postalo skoraj nepomembno - svet je začel govoriti o vesoljskem turizmu. Res je, da se ni začel zelo gladko: leta 1986 je prvi vesoljski turist postal ameriška učiteljica Christa McAuliffe, ki je umrla 73 sekund po zagonu čolna Challenger, in ZDA so sprejele zakon, ki prepoveduje lete v vesolje za nestrokovnjake. Toda svet se je spreminjal in izboljšali so se načini za zagotavljanje varnosti potnikov.
Poslovnež Dennis Tito, ustanovitelj Canonicala Mark Shuttleworth, ustanovitelj Sensors Unlimited Gregory Olsen, ustanovitelj Prodea Systems Anoushe Ansari, prva ženska med vesoljskimi turisti, vodja namerne korporacije za programsko opremo Charles Simony (in dvakrat), razvijalec računalniških iger Richard Garry, je že obiskal ISS in Cirque du Soleil, izvršni direktor Guy Laliberte. Izstrelitev Tesline avtomobila z lutko na krovu Ilona Mask ne more narediti vtis - še posebej glede na ironično sklicevanje na romane »Vodnik po avtocestnem vozilu do galaksije« v obliki sporočila »Ne panike« na multimedijskem sistemu.
Vse to pa ne pomeni, da je človeštvo podjarmilo vesolje. Še vedno imamo veliko nalog, kot so načrti za kolonizacijo Marsa. In zdaj, znanstveniki ne zamudijo priložnosti, da uporabijo prostor za svoje namene. Mednarodna vesoljska postaja je laboratorij v orbiti, kjer lahko izvajate edinstvene poskuse. To bi lahko bilo koristno tako za astronavte kot za bodoče prebivalce Marsa, let, do katerega je, kot se je izkazalo, dvakrat nevarnejši, kot so mislili vsi. Toda doslej omogoča vsaj pridobivanje podatkov za znanstvena, vključno z medicinskimi, odkritji.
Dvojni astronavti in sprememba genoma
Scott in Mark Kelly sta edina popolnoma enaka kozmonauta na svetu (sta identična dvojčka). To je bilo vsaj dokler ni Scott skoraj leto dni preživel v razmerah breztežnosti. Običajno astronavti "živijo" na ISS ne več kot šest mesecev, vendar je bil Scott Kelly namerno poslan na postajo za daljše obdobje - tako da bi bile spremembe v njegovem telesu bolj opazne. Po vrnitvi so raziskovalci njegovo uspešnost primerjali z bratom: izkazalo se je, da se je Scottova višina povečala za skoraj pet centimetrov. Poleg tega se je njegova telesna teža zmanjšala, mikrobiom (niz mikroorganizmov) iz črevesja se je skoraj povsem spremenil, genom pa je po predhodni analizi doživel nekaj sprememb.
Vse to je NASA-jevim strokovnjakom omogočilo izjaviti, da je vesoljsko okolje v telesu Scott Kellyja aktiviralo skupino "kozmičnih" genov, ki so vplivali na imunost, značilnosti kostnega tkiva, vida, sluha in nekaterih drugih kazalcev. Kljub dejstvu, da se je večina sprememb (na primer rast) po določenem času vrnila na izhodišče, je bilo približno 7% genov fiksiranih v novem stanju. Znanstveniki verjamejo, da je treba vzrok za to, kar se dogaja, iskati v "kozmičnem stresu" - vplivu na telo atipičnega okolja, ki ga telo zaznava kot grožnjo in se temu ustrezno odziva.
Vesoljsko okolje, ki se v telesu Scott Kellyja aktivira v skupino "kozmičnih" genov, ki vplivajo na imunost, značilnosti kostnega tkiva, vid, sluh
V prejšnjih študijah, mimogrede, je bilo ugotovljeno, da leti v vesolje na poseben način vplivajo na možgane, zaradi česar je bolj nevroplastičen. Glede na eksperiment, izveden na Univerzi v Michiganu, se je količina sive snovi v astronavtih na nekaterih področjih zmanjšala, v drugih, ki so bila v tem trenutku bolj potrebna - na primer v conah, ki so odgovorne za gibanje spodnjih okončin - se je povečala.
Hkrati je skupina znanstvenikov z Univerze na Floridi ugotovila, da imajo astronavti večje tveganje za težave s srcem, ko potujejo na Luno: na podlagi podatkov, pridobljenih od udeležencev Apolla od 1961 do 1972, so ugotovili, da kozmično sevanje povzroča približno petkrat več škode za srce in posode "lunarnih" astronavtov v primerjavi z astronavti, ki nikoli niso leteli na luno.
Pinky in Brain: miši v vesolju
Na stanje jeter negativno vplivajo ne le alkohol in mastna živila, temveč tudi leti v vesolje. Ta sklep so leta 2011 naredili raziskovalci z Univerze v Koloradu, ki so glodavce prvič poslali v vesolje skoraj dva tedna (ali natančneje trinajst in pol dni), nato pa so pregledali, kako so se njihovi organi spremenili po tem nenavadnem potovanju. Analiza podatkov je pokazala, da so glavne težave povezane z jetri: živali so odkrile začetne znake brezalkoholne maščobne bolezni. V takšnih poskusih je težko določiti točen vzrok, vendar so znanstveniki predlagali, da je let sprožil procese, ki izzovejo razvoj fibroze (proliferacije veznega tkiva).
V zvezi z laboratorijskimi mišmi je njihovo potovanje v prostor za sodobno znanost med najpomembnejšimi. Eksperimentov na glodalcih ni mogoče ponoviti pri ljudeh iz etičnih razlogov - vendar pomagajo razumeti, ali se človeško telo lahko spopade z učinki dolgotrajnega močnega kozmičnega sevanja, ki lahko povzroči mutacije, na primer, ki vodijo do malignih tumorjev. Na ISS se ne pošiljajo samo odrasli miši, ampak tudi zamrznjeni mišji zarodki. Po vrnitvi na Zemljo se vnesejo v organizme nadomestnih mater mišic in v tradicionalnih pogojih opazujejo rast in razvoj miši.
Sredi lanskega leta so kalifornijski znanstveniki napovedali, da bodo na ISS poslali štirideset miši, da bodo lahko testirali novo cepivo proti osteoporozi. Eksperimentalno zdravilo, razvito na osnovi kostnega proteina NELL-1, naj bi zaščitilo kostno tkivo iz osteoklastov - celic, ki ga uničujejo. Že dolgo je znano, da po petdesetih letih ljudje vsako leto izgubijo povprečno 0,5% kostnega tkiva. Vendar se v procesu breztežnosti ta proces pospešuje. Če bodo testi uspešni, bo cepivo pomagalo astronavtom, ki so prisiljeni mesece preživeti v orbiti, in "zemeljskim", ki se soočajo s poškodbami kosti.
Vesoljska pivovarna
Številne raziskave o temah, ki se na prvi pogled zdijo neznanstvene (na primer ugotovitev, zakaj ženske njuhajo srajce partnerjev), pomagajo verjeti, da znanost ni nujno dolgočasna. To še posebej velja, ko se znanstveniki povezujejo z gastronomskimi - ali v tem primeru alkoholičarjem - navdušenci. V letu 2017 je češka pivovarna Budweiser objavila, da bo kmalu poslala ječmenovo seme ISS. Zakaj? Postati prvi, ki bo začel kuhati pivo v prostoru.
Seveda pivovarji ne bi mogli storiti samo zase. Združili so se s Centrom za napredek vesolja, vodjem ameriškega laboratorija na ISS in zasebnim podjetjem Space Tango. V vesoljsko postajo je načrtovano 20 ječmenovih semen, ki bodo sodelovale v vsaj dveh poskusih: prva bo preučevala obnašanje semen v mikrogravitacijskih pogojih (to je gravitacija znotraj vesoljskega plovila, ki je prisotna, čeprav veliko šibkejša kot na Zemlji), druga je rast ječmena v breztežnosti.
Res je, da je "kmalu" v primeru vesoljskih poskusov ohlapen koncept. Ni še jasno, ali se bo ideja lastnikov Budweisera uresničila. Težava je v tem, da je bilo seme že dostavljeno na ISS: raketa SpaceX CRS-13 z njimi na krovu, ki naj bi se začela 4. decembra 2017, nato 8. ali 12. decembra, pa je bila lansiranje ves čas odloženo. Informacije o tem vprašanju še niso bile sporočene, tako da kozmično pivo verjetno ne bo začelo kuhati letos.
Hrana po pravilih in brez nje
Popolna in uravnotežena prehrana je eden najpomembnejših problemov za astronavte med dolgimi leti. Seveda se lahko zanesete na znane "cevi", vendar znanstveniki ne obupajo, da bi poskušali razviti nekaj kar se da čim bližje zemeljski prehrani. Na krovu ISS nam je uspelo vzgojiti le solato, toda delo na ustvarjanju bolj raznolikih menijev se ne ustavi za minuto.
Nedavno je raziskovalna skupina na nemški postaji Neumayer III na Antarktiki, ki je uporabljala hidroponiko, uspela gojiti ne le solate, temveč tudi redkve in kumare brez svetlobe in zemlje. Tudi če Antarktika ni dovolj prostorna, lahko ostre podnebne razmere omogočijo izdelavo tehnologij za pridelavo zelenjave (in v prihodnosti sadja), ki bodo veljale za ISS.
Kar zadeva meso, je Memphis Meats pri tem dosegel nekaj uspeha, saj se je v laboratoriju za mesne kroglice "gojil", ki se po okusu ne podreja tradicionalnim
Kar se tiče mesa, je bil uspeh pri tem dosežen z mesom iz Memphisa, ki se je v laboratoriju za mesne kroglice »gojilo« v okusu, nikakor ni slabše od tradicionalnih. Predstavniki podjetja so prepričani, da lahko v naslednjih petih letih pride do uvajanja njihovih izdelkov v vesoljsko prehrano. Po drugi strani pa v tem času v Space10, v inovacijskem centru in v posebnem laboratoriju IKEA, lahko ugotovijo, kako ponovno ustvariti svojo hitro prehrano prihodnosti v breztežnosti, vključno s hrenovkami iz spiruline (modro-zelene alge) in črvnimi kroglicami, tako da Memphis Meats ni vreden da se sprostite.
Skupina znanstvenikov z Univerze v Pensilvaniji se prav tako lahko poteguje za pravico do prehranjevanja astronavtov, saj so ugotovili, kako odpadke pretvoriti v hrano. V procesu predelave odpadkov v posebnem zaprtem sistemu je uspelo pridobiti kulturo Methylococcus capsulatus, 52% sestavljeno iz beljakovin in 36% maščob, kar je lahko koristno tako pri dolgih letih kot tudi v prihodnjih poskusih kolonizacije drugih planetov.
Kozmične mutacije in zemeljski odpor
Zakaj poslati kolonije kolonije stafilokokov na ISS? Odgovor na to vprašanje se ne zdi očiten, ampak vodja Nanobiosym Anita Goelle, ki je o tem vprašala NASA, ve zagotovo. Nevarni "potniki" so odšli v vesolje 18. februarja 2017, cilj kampanje pa je bil preučiti mehanizme mutacij teh bakterij in s tem pridobiti informacije, ki bodo pomagale pri razvoju zdravil na Zemlji.
Pomembno je, da je Staphylococcus aureus odporen na številne antibiotike in lahko povzroči sepso, okužbe krvi in pljučnico. V prejšnjih študijah so glive rasle hitreje pod mikrogravitacijo in Goelle je predlagal, da se to lahko zgodi z bakterijami, ki hitreje mutirajo. Domneva se, da se lahko pojavijo mutacije, s katerimi še nismo seznanjeni, kar nam bo omogočilo, da začnemo delati na primernih zdravilih, medtem ko se potreba po njih še ni pojavila - zveni vsaj spodbudno.
Spol in rojstvo otrok na Marsu
Če govorimo o kolonizaciji Marsa kot nekaj resničnega, se pojavi zelo pomembno vprašanje: kaj storiti z reprodukcijo? Zelo pomembno je, da se upošteva vpliv na zarodne celice sončnega sevanja, ki je stokrat močnejše v prostoru kot na Zemlji. Drug pomemben dejavnik je mikrogravitacija, ki lahko, kot je omenjeno leta 1988, pospeši gibanje sperme. Vendar pred tridesetimi leti raziskovalci niso mogli ugotoviti, ali to vpliva na proces gnojenja.
Vse se je spremenilo leta 2017, ko so japonski znanstveniki poslali zamrznjene vzorce sperme miši, ki so bili na ISS shranjeni devet mesecev v vesolje. Ko so se vrnili na tla, odmrznili in nato uporabili za oploditev, se je izkazalo, da je škoda, čeprav je bila, minimalna. Kot rezultat, devet "prostorskih" miši pojavil naenkrat - povsem normalno, brez anomalij v genomu ali razvoju, ki sami so bili sposobni za oploditev in dal polnopravni potomci.
S tem poskusom je bilo mogoče reči, da je kozmos zelo primeren za gnojenje okolja. Druga stvar je, da so se miši rodili na Zemlji, spermiji pa so bili na ISS shranjeni ne predolgo - in če se ti pogoji spremenijo, lahko sprememba genoma postane pomembnejša. Po mnenju raziskovalcev nameravajo to preveriti takoj, ko se ta priložnost pokaže.
Fotografije:NASA (1, 2, 3)
